نقش این موجود عجیب در پیدایش ساختارهای پیچیده حیات

میکروب‌های شاخک‌دار عظیم ممکن است اجداد مستقیم تمام ساختارهای پیچیده حیات باشند.

کد خبر: ۵۶۳۲۲۳

تاریخ: ۱۰ دی ۱۴۰۱ - ۰۹:۴۳

میکروب‌های باستانی که وجود آنها به قبل از ظهور سلول‌های دارای هسته بر روی زمین بر می‌گردد، ممکن است حامل اسرار چگونگی پیدایش چنین سلول‌های پیچیده‌ای باشند.  اکنون دانشمندان برای اولین بار توانسته‌اند به مقدار کافی از این میکروب‌ را در آزمایشگاه پرورش دهند تا بتوانند جزئیات ساختار داخلی آنها را بررسی کنند.

محققان ارگانیسمی به نام Lokiarchaeum ossiferum را پرورش دادند که به گروهی از میکروب‌ها به نام آسگارد باستانی (Asgard archaea) تعلق دارد. این نام برگرفته از اساطیر اسکاندیناوی است، و برخی از دانشمندان تصور می‌کنند که آسگارد باستانی نزدیک‌ترین خویشاوند تکامل یافته یوکاریوت‌ها، یا سلول‌هایی که DNA خود را در یک حباب محافظ به نام هسته نگهداری می‌کنند، باشند.

جان لوو، رهبر گروه تحقیقاتی اسکلت سلولی باکتریایی و سایر ماشین‌های مولکولی، در شورای تحقیقات پزشکی(MRC) در آزمایشگاه بیولوژی مولکولی در بریتانیا در تفسیری که در مورد این مطاله جدید داشت نوشت: در درخت تکاملی زندگی، آسگاردها اغلب به عنوان «خواهر» یا اجداد مستقیم یوکاریوت‌ها محسوب می‌شوند. آسگاردها خودشان حامل هسته نیستند، اما قطعا حاوی مجموعه‌ای از ژن‌ها و پروتئین‌هایی هستند که زمانی تصور می‌شد که منحصر به یوکاریوت‌ها باشند. محققان در مورد اینکه چگونه آسگاردها، هسته‌ اولیه خود را به دست آورده‌اند تئوری‌های مختلفی دارند.این هسته اولیه باعث بوجود آمدن اولین سلول‌های پیچیده شد که بعدها گیاهان، حیوانات و انسان‌ها را بوجود آورند.

در سال ۲۰۲۰، یک تیم تحقیقاتی در ژاپن گزارش داد که پس از ۱۲ سال کار توانسته‌اند آسگارد را در آزمایشگاه با موفقیت پرورش دهند. به گفته لوو، آنها توانسته‌اند Prometheoarchaeum syntrophicum، یک آسگارد که به نام خدای یونانی، پرومتئوس، نامگذاری شده است را پروش دهند، اما جزئیات ساختار درونی این ارگانیسم مبهم باقی مانده است. در حال حاضر یک گروه تحقیقاتی دیگر توانسته‌اند آسگارد را پرورش داده و تصاویری از قسمت‌های داخلی اندام L. ossiferum تهیه کنند.

بوور بآوم، یک زیست‌شناس سلول‌های تکاملی در آزمایشگا بیولوژی مولکولی MRC که در انجام این کار نقشی نداشته است به مجله ساینس گفت: «این تصاویر خیره‌کننده هستند».

کریستا شلپر، یکی از نویسندگان ارشد این مقاله و مدیر آزمایشگاه اکولوژی و تکامل باستانی در دانشگاه وین در بیانیه‌ای گفت: «شش سال طول کشید تا کشت این میکروب در آزمایشگاه به نتیجه مطلوب و پایداری برسد، اما اکنون می‌توانیم از چنین تجربه‌ای برای انجام بسیاری از مطالعات بیوشیمیایی و پرورش سایر آسگاردهای باستانی استفاده کنیم».

لوو به این نکته اشاره می‌کند که L. ossiferum در مقایسه با سایر آسگاردها نسبتا سریع‌تر رشد می‌کند و تعداد سلول‌های خود را بین ۷ تا ۱۴ روز دو برابر می‌کند. همچنین P. syntrophicum نیز هر ۱۴ تا ۲۵ روز تکثیر می‌شود. توجه داشته باشید که باکتری شناخته شده اشریشیا کلی(Escherichia coli ) تقریبا هر ۲۰ دقیقه تکثیر می‌شود.(رشد آهسته این باکتری‌های باستانی، یکی از عواملی است که کشت آن‌ها را در آزمایشگاه دشوار می‌کند.)

لوو نوشت:«نمونه‌های L. ossiferum جمع‌آوری شده از کانالی در ساحل پیران، اسلوونی، دارای شاخک‌های هستند که از بدن هر سلول بیرون آمده است؛ برجستگی‌ها و برآمدگی‌های عجیب و غریب بر روی هر زائده مشخص هستند. این «برآمدگی‌های سطحی» می‌تواند حامی این نظریه باشد که در مقطعی از تاریخ تکامل، یک آسگارد یک باکتری در حال عبور را با استفاده از غشاء خود به داخل بدن سلولی خود مکیده و این باعث توسعه هسته شده است. این برجستگی‌ها از این ایده حمایت می‌کنند، که احتمالا چنین تعاملی اتفاق افتاده است.»

تیجس اتیما، یک میکروبیولوژیست محیط زیست در دانشگاه واگنینگن در هلند که در این مطالعه مشارکت نداشته است در گفتگو با ساینس گفت: « L. ossiferum ها ساختارهای ریزی شبیه آب‌نبات چوبی را روی سطح خود حمل می‌کنند، که ظاهری به آنها می‌دهد که گویی از سیاره دیگری آمده‌اند». لوو نوشت:« همچنین ساختاراین میکروب حاوی رشته‌هایی است که بسیار شبیه رشته‌های موجود در اسکلت سلولی یا داربست نگهدارنده سلول‌های یوکاریوتی است».

با این مطالعه جدید، بسیاری از دانشمندان فکر می‌کنند که این فرضیه که آسگاردها اجداد مستقیم یوکاریوت‌ها هستند درست است. اما هنوز بسیاری از آنها در مورد این موضوع قانع نشده‌اند.